Estruturas de Sistemas Operacionais

Transcrição

1 Estruturas de Sistemas Operacionais

2 Sistemas Operacionais - Tópicos Componentes do Sistema Serviços de Sistemas Operacionais Chamadas ao Sistema Estrutura do Sistema Máquinas Virtuais

3 Chamadas ao Sistema Fornecem a interface entre um processo e o SO Geralmente listadas no manual usado por programadores assembly certos sistemas permitem que linguagens de alto nível façam chamadas ao sistema diretamente (C, C++ e Perl) As chamadas ao sistema para as plataformas Microsoft Windows fazem parte da API Win32, disponível a todos os compiladores escritos para o Microsoft Windows Java não permite que as chamadas ao sistema sejam feitas diretamente, pois ela é específica a um SO e resulta em código específico daquela plataforma Java pode chamar um método escrito em outra linguagem capaz de fazer a chamada ao sistema

4 Chamadas ao Sistema: métodos Passar parâmetros pelos registradores se houver mais parâmetros que registradores, amazenase os parâmetros em uma tabela na memória e seu endereço é passado como parâmetro em um registrador outra possibilidade é ter os parâmetros inseridos em uma pilha pelo programa e lidos pelo sistema operacional

5 Chamadas ao Sistema: ilustração

6 Tipos de Chamadas de Sistema (Controle de processo) end (processo pára sua execução normalmente) abort (processo termina de forma anormal) load, execute, create process, terminate process get process attributes, set process attributes wait for time (aguardar que processo conclua execução) wait event, signal event allocate and free memory

7 Tipos de Chamadas de Sistema (Gerenciamento de arquivos) create file, delete file open close read, write, reposition get file attributes, set file attributes

8 Tipos de Chamadas de Sistema (Gerenciamento de dispositivos) request device, release device read, write, reposition get device attributes, set devices attributes

9 Tipos de Chamadas de Sistema (Manutenção de informações) get time or date, set time or date get system data, set system data get process, file or device attributes set process, file or device attributes

10 Tipos de Chamadas de Sistema (Comunicação) create, delete communication connection send, receive messages transfer status information attach or detach remote device

11 Exercícios Qual o propósito das chamadas ao sistema? Cite três tipos de chamadas de sistema para cada tipo de atividade exercida pelo SO listada a seguir Controle de processo Gerência de arquivos Gerência de dispositivos Manutenção de informações Comunicação

12 Estrutura do Sistema MS-DOS (Sistema monotarefa) possui um interpretador de comandos carregado no início carrega o programa na memória por cima de si mesmo para fornecer mais memória define o ponteiro de instruções para a primeira instrução do programa programa executa até que ocorra um erro ou o programa efetuar a chamada de sistema para terminar erro é armazenado parte do interpretador não sobreposta reassume recarrega o resto do interpretador e disponibiliza o código de erro ao usuário

13 Estrutura do Sistema MS-DOS

14 Estrutura do Sistema MS-DOS escrito para oferecer o máximo de funcionalidade utilizando pouco recurso Não é dividido em módulos Embora possua uma estrutura, a interface e o nível de funcionalidades não são bem separados no MS- DOS programas aplicativos podem acessar rotinas básicas de I/O para escrever diretamente na tela tal liberdade deixa o MS-DOS vulnerável a programas com erros ou maliciosos O MS-DOS foi escrito para o Intel 8088, que não possui o modo dual, nem proteção de hardware

15 Estrutura do Sistema Estrutura de Níveis do MS-DOS

16 Estrutura do Sistema UNIX (Sistema multitarefa) o interpretador de comandos é carregado e continua sua execução enquanto outros programas são executados inicia um novo processo através do comando fork o programa é carregado na memória via a chamada de sistema exec o programa é executado shell aguarda que o processo seja finalizado ou executa-o em background

17 Estrutura do Sistema UNIX (Sistema multitarefa) no último caso, o shell solicita, imediatamente outro comando e o processo não pode receber entradas do teclado, pois o shell está usando este recurso) operações de E/S feitas através de arquivos ou usando o mouse em uma interface de janelas usuário fica livre para solicitar que o shell execute outros programas, monitore o andamento dos processos, etc. Quando o processo terminar, ele executa a chamada exit

18 Estrutura do Sistema UNIX consiste de duas partes separadas Programa de Sistema O kernel consiste de tudo abaixo da interface de chamadas ao sistema e acima do hardware possui o sistema de arquivos, escalonador da CPU, gerenciamento de memória, e outras funções do SO

19 Estrutura do Sistema UNIX

20 Abordagem em Camadas SO é dividido em camadas (níveis), construídos sobre níveis mais baixos nível 0 - hardware nível mais alto - interface do usuário camadas são organizadas para que cada uma utilize as operações e serviços das camadas de nível mais baixo

21 Camadas de um Sistema Operacional

22 Abordagem em Camadas Cada camada é implementada apenas com as operações fornecidas pela camada inferior Não é necessário saber como essas operações são implementadas se for encontrado um erro durante a depuração de uma camada, o erro deve estar nesta camada, pois as camadas inferiores já foram depuradas

23 Estrutura de Níveis do OS/2

24 Estrutura de Níveis do Windows NT Primeira versão fortemente orientada a camadas desempenho inferior ao Windows 95 Windows NT 4.0 moveu camadas do espaço do usuário para o espaço do Kernel, promovendo uma maior integração entre elas melhor desempenho!

25 Microkernels Move o máximo possível do Kernel para o espaço do usuário Resultado: Kernel menor Pouco consenso sobre o que manter no Kernel Em geral, fornecem gerência de memória e processos, além de recursos de comunicação Benefícios fácil de estender fácil mover o SO para novas arquiteturas mais confiável (menos código no modo Kernel) mais segurança

26 Microkernels Exemplos UNIX Apple MacOS X Server Windows NT Estrutura híbrida Projetado para executar várias aplicações (Win32, OS/2 e POSIX) Fornece servidor que executa no espaço do usuário Kernel coordena troca de mensagens entre

27 Windows NT - Estrutura Cliente-Servidor

28 Máquina Virtual Conceitualmente, um sistema de computação é formado por camadas O hardware é o nível mais baixo Kernel executa no próximo nível Programas do sistema estão acima do kernel não distinguem entre hardware e Kernel Máquina Virtual: aplicativos acessam a máquina através dos programas de sistema

29 Máquina Virtual A máquina virtual fornece uma interface idêntica ao hardware O SO cria a ilusão de múltiplos processos, cada um executando em seu próprio processador com sua memória (virtual) específica (Ex: VM - IBM) Os recursos do computador físico são compartilhados para criar a máquina virtutal O escalonamento da CPU pode compartilhar a CPU para criar a ilusão de que os usuários têm seus próprios processadores Spooling pode fornecer impressoras virtuais um terminal de usuário de compartilhado fornece a função de console do operador da máquina virtual

30 Non-virtual Machine Virtual Machine

31 Vantagens e Desvantagens da MV O conceito de MV fornece uma completa proteção dos recursos do sistema, pois isola cada MV das demais. Este isolamento, porém, impede o compartilhamento direto de recursos Um sistema de MV é perfeito para pesquisa e desenvolvimento de SO. O desenvolvimento do SO é feito sobre a MV e não na máquina física, evitando interrupções no funcionamento normal do sistema O conceito de MV é difícil de implementar devido ao esforço requerido para criar o efeito exato da máquina física

32 Exercícios Qual a principal vantagem da abordagem em camadas ao projeto do sistema? Qual a principal vantagem da abordagem microkernel ao projeto do sistema? Qual a principal vantagem de um projetista de SO utilizar uma arquitetura de máquina virtual? Qual a principal vantagem da abordagem máquina virtual para o usuário?